Среди эмбеддеров живы споры по поводу того – на каком языке лучше писать программы для контроллеров. Одни ратуют за ассемблер – мол, быстрее, компактнее, другие, те что за Си говорят, что на нем программы быстрее пишутся, а по скорости совсем слегка проигрывают ассемблеру. Оба этих класса эмбеддеров катят бочку на тех, кто пользуется C++: мол, он слишком медлителен прожорлив и опасен для встраиваемых систем. Ну что, устроим холивор?

Приоритеты

Первое, с чем нужно определиться – это по какому критерию сравнивать языки. По моему мнению, основные критерии таковы (в порядке уменьшения важности):

1. Сложность модифицирования и поддержки кода
2. Скорость написания программы
3. Предсказуемость (безопасность) кода
4. Скорость выполнения кода
5. Размер кода

Почему именно так? Да все очень просто. Многие забывают, что программы пишутся для того, чтобы их продать. А, значит, на первом месте стоит то, что дает самую существенную экономическую выгоду.

Сложность модифицирования и поддержки кода. Очень часто бывает так, что устройство уже собрано, программа написана, а заказчику нужно добавить вот такую маленькую фичечку, из-за которой программа не продается. А это значит, что придется полностью переделывать программу. Если в программе будет найдет баг, и для его устранения нужно будет переписывать всю программу тоже будет обидно.

Скорость написания – очень важна. Во-первых, если программа пишется быстро и легко, вы сами этому рады, рад и заказчик – он быстрее выйдет на рынок и обгонит конкурентов. Этот пункт часто можно поставить на первое место. Если программа пишется медленно, то есть вероятность, что когда она будет, наконец, написана, она уже никому не будет нужна.

Предсказуемость (безопасность) – для обычного ширпотребного софта баги совершенно нормальны и никуда от них не денешься, но чем меньше их будет, тем выше будет ваша репутация. Совсем другое дело в промышленности, в военке, в медицине и в силовой бытовухе. Представьте, что кофемолка самопроизвольно включается когда вы лезете пальцами чтобы достать перемолотое. А вместо пальцев достаете кровавое месиво. Обидно?

Скорость выполнения для большинства приложений не очень актуальна. Если программа работает медленно – возьмите процессор побыстрее. Если партия устройств меньше 1000шт, то такой подход весьма оправдан. возможность отобрать рынок у конкурентов стоит гораздо больше. Часто применимо такое правило — не оптимизируйте код (по скорости) до тех пор, пока вы не упретесь в границы производительности. И когда упретесь, оптимизация должна быть обоснована показаниями профайлера, а не пустыми домыслами.

Размер кода, точно так-же как и скорость – код слишком велик? Берем больше памяти и готово.

Размышления

Итак, если посмотреть на первый пункт, ассемблер можно сразу вычеркнуть из списка. Код на ассемблере не поддается ни модификации ни поддержке. Скорость-же написания программ на ассемблере очень мала.

Правда, есть места либо особо критичные к производительности (к примеру, софт-драйвер USB от obdev), либо такие, где без ассемблера вообще невозможно обойтись (к примеру, watchdog timer msp430 требует записи в разные регистры через определенное количество тактов). Хотя, современные умные компиляторы автоматически генерируют правильный код в последнем случае.

Си или C++ ? С одной стороны тут все просто. Используем C++ так, как С – подкласс С++ и библиотека написанная на С без проблем может быть использована в С++ программе.

С другой стороны – все сложно. Использовать ли “фишки” С++, кроме синтаксических? Использовать ли ООП ?

Linus Torvalds однажды выразил свое мнение по поводу C++:

Как видите, Линус разделяет мою таблицу приоритетов и настаивает на том, что использование C++ приводит к плохим архитектурам программ.

Это не так. Главное отличие C++ от С – более глубокая инкапсуляция. Классы, контроль доступа, конструкторы/деструкторы ссылки и перегрузка — все это вместе со строгой проверкой типов делает вероятность ошибки меньше.

Рассмотрим пару случаев:

• Вместо механизма инкапсуляции классов, Си-программисты используют примерно такой алгоритм: Помещаем все статические объекты в .с – файл, а все доступные из вне – в .h файл. Такой подход хорошо работает и предельно быстр, но только до тех пор, пока вам нужно будет создать несколько экземпляров такого объекта.
• Когда появляется необходимость создать несколько экземпляров объекта, что делает, С-программист?

  Правильно, создает структуру по типу

  typedef struct { …object’s context… } objName;

  а потом для каждого объекта создает экземпляр этой структуры и вызывает функции типа

  objName_DoThing( &objName, thing_to_do );

знакомо? Вот, это типичные случаи, когда С-программист выполняет работу С++ компилятора.

Что касается тяжеловесности и скорости выполнения С++ кода, это все тоже вранье. С++ код выполняется с той-же скоростью, с какой аналогичный по функциональности С-код, может даже быстрее засчет того, что доступ к данным может быть осуществлен из inline-функций.

Насчет тяжеловесности С++ кода, не поспоришь. Однако, 10-15% прирост “массы” не является сильно критичным в современном мире.

Что касается тяжеловесных алгоритмов типа RTTI, множественного наследования, итп – никто не заставляет вас их использовать! Хотя, и тут у меня есть сомнения, что аналогичный по функциональности C-код будет меньше или быстрее.

Итак, мой подход к языку

Я всегда пишу в режиме С++, используя его синтаксис.

Там, где точно будет использоваться только один экземпляр объекта и не нужно наследование, я пишу в функциональном Си-стиле, это позволяет избавится от передачи указателя на данные объекта при каждом вызове. Такой подход немного противоречит типичному С++ подходу – использования паттерна “Синглетон”, зато просто и быстро, не нужно думать о порядке конструирования итп.

Там-где может быть создано несколько экземпляров объекта, я предпочитаю пользоваться  классами С++, дабы не выполнять дурную работу.

Что касается ассемблера, я использую его только там, где без него нельзя обойтись.

Таким образом, я беру лучшее из всех трех миров, что позволяет мне писать быстрее, читаемее и надежнее.

С какого языка начинать обучение?

А вот тут я бы расставил приоритеты по другому, и посоветовал бы начать учиться с ассемблера. Написать на нем пару простых программок и забыть, перейти на c/c++ до того, пока ассемблер действительно не понадобится. Это поможет вам вникнуть в суть происходящего в железе, и, после некоторого опыта даже на пальцах прикидывать, сколько тактов займет та или иная операция на С.

Страуструп (чувак, который придумал С++) рекомендует начать обучаться сразу с С++, дабы сразу мыслить объектах. Я считаю, что это мнение оправданно для компьютеров, где ОО подход стал стандартом, но не подходит для эмбеддера, где нужно знать тонкие механизмы.

Итак, сначала ассемблер, потом Си и потом С++.

Запомните, написать плохо можно на любом языке. Написать хорошо можно только на том языке, который дает возможность написать хорошо.